CH243595A

CH243595A - Process for the production of high quality fused corundum.

Info

Publication number: CH243595A
Authority: CH
Inventors: Goebel Fritz Ing Dipl
Original assignee: Goebel Fritz Ing Dipl
Priority date: 1942-04-23
Filing date: 1943-03-27
Publication date: 1946-07-31

Description

  

  Verfahren zur     Herstellung    von hochwertigem     Schmelzkorund.            Schmelzkorund    wird in immer steigendem  Masse in .der Industrie verwendet, zum Teil  als Schleifmittel, zum Teil als feuerfestes  Material. Seine Güte steigt mit zunehmen  dem Gehalt an     Aluminiumoxyd.     



       Schmelzkorund    wird derzeit so herge  stellt, dass Bauxit mit Kohle im elektrischen  Ofen geschmolzen     wird.    Bei dieser Gelegen  heit werden die leichter reduzierbaren Oxyde,  wie z. B. die des Eisens, Mangans     und    des  Siliziums, mehr oder weniger, je nach Koh  lenzuschlag, reduziert, während die schwerer  reduzierbaren Oxyde, wie z. B. des Titans,  fast zur Gänze in dem erzeugten     Korund     zurückbleiben. Aber auch ein vollständiges  Entfernen der zuerst     genannten    Elemente ist  nicht möglich.

   Es bleiben     meist    noch 2 bis  4 % als Summe dieser Oxyde im     Korund    zu  rück, so dass höchstens ein     Korund    von 95  bis 96 % Aluminiumoxyd nach diesem Ver  fahren erzeugt werden kann.  



  Ein Arbeiten mit höherem Kohlenzu  schlag zwecks besserer Reduktion der oben    angeführten Oxyde, so dass diese fast restlos  reduziert werden, ist nicht möglich. So hoher  Kohlenzusatz greift bereits das     Aluminium-          oxyd    unter Bildung von     Karbiden    an.  Diese     Karbide    beeinträchtigen aber die Qua  lität des erzeugten     Schmelzkorunds    sehr  nachteilig.  



  Nach dem oben angeführten Verfahren ist  es daher nicht möglich, guten     Schmelzkorund     zu erzeugen, aus welchem die reduzier  baren Oxyde ganz oder doch bis auf wenige  Zehntelprozente     entfernt        wurden.     



  Nach der vorliegenden Erfindung ist es  möglich, alle Oxyde, welche leichter als Alu  miniumoxyd reduzierbar sind, ganz oder doch  bis auf praktisch belanglose Reste zu ent  fernen, ohne dass die gefürchtete Karbid  bildung eintritt. Zurück bleiben,     ausser    Spu  ren der leichter reduzierbaren Oxyde, nur die  Oxyde der Erdmetalle und der alkalischen  Erden.  



  Die     Erfindung    ist dadurch gekennzeich  net,     däss    das Ausgangsmaterial zuerst im           elektrischen    Ofen mit kohlehaltigem Material  geschmolzen wird, wobei der kohlehaltige  Zusatz so zu wählen ist, dass der grösste Teil  der leichter als Aluminiumoxyd reduzierbaren  Oxyde reduziert wird, aber noch keine Kar  bidbildung eintritt, worauf die noch im       Korund        verbliebenen    Reste der leichter als  Aluminiumoxyd reduzierbaren Oxyde durch  Zugabe eines andern Reduktionsmittels redu  ziert werden.

   Am zweckmässigsten verwendet  man hierzu Aluminium, da dieses eine starke  Reduktionswirkung hat und das bei der     Re-          duktion    gebildete Aluminiumoxyd die Zu  sammensetzung des     Korundes    sogar noch  günstig beeinflusst. Die Reduktionswirkung  lässt sich aber auch mit andern Erdmetallen  oder mit Magnesium erzielen. Das leichte       Aluminium    schwimmt jedoch auf der     Korund-          schmelze    und wirkt infolgedessen, trotz     Rüh-          rens,    nur langsam in die Tiefe. Ausserdem  verbrennt ein Teil des     Metalles    an der Luft.

    Ferner ergibt sich die Schwierigkeit, dass       ausreduziertes    Silizium, infolge seines gerin  gen spezifischen Gewichtes nur unvollkom  men in der Schmelze untersinkt, wenn nicht  genügende Mengen eines     Schwermetalles    vor  handen sind, mit dem es sich legieren kann.  Daher     ist    es vorteilhaft, dem Aluminium ein       Beschwerungsmittel        zuzugeben.     



  Hierbei kann man als Reduktionsmittel  die     Legierung    eines     Erdmetalles    mit einem  Schwermetall, z. B.     Ferroaluminium,    verwen  den, oder man mischt dem Erdmetall ein  Schwermetall bei, wie z. B. metallisches Eisen  zu Aluminium, oder man mischt zerkleinertes  Aluminium mit einem     Schwermetalloxyd,     z. B. Eisenoxyd, oder man mischt das     Erd-          metall    mit einem Bauxit, der grössere Mengen  Eisenoxyd enthält. Die Mischung muss hier  bei immer so gewählt werden, dass ein Über  schuss an Erdmetall zugesetzt wird über die  jenige Menge hinaus, welche zur Reduktion  des     Schwermetalloxydes    notwendig ist. Es  bildet sich dann eine Legierung, z.

   B. des  Aluminiums mit dem Eisen, welche in der  Schmelze     untersinkt,    bei welcher Gelegenheit  das     Aluminium    der Legierung mit den noch  in der Schmelze befindlichen reduzierbaren         Oxyden    reagiert. Diese     Ausführungsform     des erfindungsgemässen Verfahrens hat zwar  den Nachteil, dass ein höherer Aluminiumver  brauch eintritt, da ja ein Teil des Alumi  niums zur Reduktion des     Eisenoxydes    ver  braucht wird; sie hat aber anderseits den  Vorteil, dass die gebildete Aluminiumlegie  rung in überhitztem Zustand in die     Korund-          schmelze    eingeführt wird.

   Hierdurch wird  die Reduktion der Oxyde im     Korund    begün  stigt.  



  Bei Verarbeitung von Bauxiten, welche  arm an     Erdalkalimetallen    sind, ist es nach  diesem Verfahren möglich,     Schmelzkorund     zu erzeugen, welcher über 98     %    Aluminium  oxyd enthält.



  Process for the production of high quality fused corundum. Fused corundum is increasingly used in industry, partly as an abrasive, partly as a refractory material. Its quality increases as the aluminum oxide content increases.



       Fused corundum is currently manufactured in such a way that bauxite is melted with coal in an electric furnace. On this occasion, the more easily reducible oxides such. B. that of iron, manganese and silicon, more or less, depending on Koh lenzurchlag, reduced, while the more difficult to reducible oxides such. B. of titanium, remain almost entirely in the corundum produced. However, it is also not possible to completely remove the elements mentioned first.

   There are usually still 2 to 4% as the sum of these oxides in the corundum, so that at most a corundum of 95 to 96% aluminum oxide can be produced by this process.



  Working with a higher surcharge for the purpose of better reduction of the above-mentioned oxides, so that these are almost completely reduced, is not possible. Such a high addition of carbon already attacks the aluminum oxide with the formation of carbides. However, these carbides have a very detrimental effect on the quality of the fused corundum produced.



  According to the above-mentioned method, it is therefore not possible to produce good fused corundum from which the reducible oxides have been completely or at least removed to a few tenths of a percent.



  According to the present invention, it is possible to remove all oxides, which are more easily reducible than aluminum oxide, completely or at least apart from practically unimportant residues, without the dreaded carbide formation occurring. Apart from traces of the more easily reducible oxides, only the oxides of the earth metals and the alkaline earths remain.



  The invention is characterized in that the starting material is first melted in an electric furnace with carbonaceous material, the carbonaceous additive being selected so that most of the oxides that are more easily reducible than aluminum oxide are reduced, but no carbide formation occurs, whereupon the residues of the oxides that are more easily reducible than aluminum oxide in the corundum can be reduced by adding another reducing agent.

   It is most expedient to use aluminum for this purpose, since this has a strong reducing effect and the aluminum oxide formed during the reduction even has a favorable effect on the composition of the corundum. The reducing effect can also be achieved with other earth metals or with magnesium. The light aluminum, however, floats on the corundum melt and consequently only works slowly in the depth, despite stirring. In addition, some of the metal burns in the air.

    Furthermore, the difficulty arises that reduced silicon, due to its low specific weight, only sinks incompletely in the melt if there are insufficient quantities of a heavy metal with which it can alloy itself. It is therefore advantageous to add a weighting agent to the aluminum.



  Here you can use the alloy of an earth metal with a heavy metal, z. B. ferroaluminum, use the, or you mix the earth metal with a heavy metal, such. B. metallic iron to aluminum, or you mix crushed aluminum with a heavy metal oxide, z. B. iron oxide, or the earth metal is mixed with a bauxite which contains large quantities of iron oxide. The mixture must always be chosen in such a way that an excess of earth metal is added beyond the amount that is necessary to reduce the heavy metal oxide. An alloy is then formed, e.g.

   B. the aluminum with the iron, which sinks in the melt, on which occasion the aluminum of the alloy reacts with the reducible oxides still in the melt. This embodiment of the process according to the invention has the disadvantage that a higher consumption of aluminum occurs, since part of the aluminum is used to reduce the iron oxide; On the other hand, however, it has the advantage that the aluminum alloy formed is introduced into the corundum melt in an overheated state.

   This favors the reduction of the oxides in the corundum.



  When processing bauxites, which are poor in alkaline earth metals, it is possible using this process to produce fused corundum which contains over 98% aluminum oxide.

Claims

PATENT CLAIM: Process for the production of high-quality fused corundum from material rich in aluminum oxide, characterized in that the starting material is first melted in an electric furnace with carbonaceous material, the carbonaceous additive being selected so that most of the material is lighter than Aluminum oxide reducible oxide is reduced, but no carbide formation occurs, whereupon the residues of the oxides which are more easily reducible than aluminum oxide in the corundum are reduced by adding another reducing agent. SUBCLAIMS 1.

Method according to claim, characterized in that an earth metal is used as the reducing agent. 2. The method according to dependent claim 1, characterized in that aluminum is used as the reducing agent. Method according to claim, characterized in that magnesium is used as the reducing agent. 4. The method according to claim, characterized in that the alloy of an earth metal with a heavy metal is used as the reducing agent. 5. The method according to dependent claim 4, characterized in that h'erroaluminium is used as the reducing agent. 6th

Method according to claim, characterized in that the mixture of an earth metal with a heavy metal oxide is used for the reduction, the mixture being selected so that more earth metal is added than is necessary to reduce the heavy metal oxide mixed with it. 7. The method according to dependent claim 6, characterized in that a mixture of aluminum with iron oxide is used for the reduction. B. The method according to dependent claim 6, characterized in that the mixture of an earth metal with an iron oxide-containing bauxite is used for the reduction.